package com.jml;


import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
import java.util.Stack;

/**
 * @author:jml
 * @date: 2019/5/17 11:04
 * @description：
 */
//表示进入的元素都要满足实现Comparable接口
public class 二分搜索树<E extends Comparable<E>> {


    private Node root;
    private int size;

    public 二分搜索树() {
        root = null;
        size = 0;
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    public void add(E e) {
        root = add(root, e);
        /*if (root == null) {
            root = new Node(e);
            size++;
        } else {
            add(root, e);
        }*/
    }

    //向以Node为根的二分搜索树中插入元素E，递归算法
    private Node add(Node node, E e) {

        if (node == null) {
            size++;
            return new Node(e);
        }
        if (e.compareTo((E) node.e) < 0) {
            node.left = add(node.left, e);
        } else if (e.compareTo((E) node.e) > 0) {
            node.right = add(node.right, e);
        }
        return node;

        //---------------------------------
        /*if (e.equals(node.e)) {
            return;
        } else if (e.compareTo((E) node.e) < 0 && node.left == null) {
            //小于
            node.left = new Node(e);
            size++;
            return;
        } else if (e.compareTo((E) node.e) > 0 && node.right == null) {
            node.right = new Node(e);
            size++;
            return;
        }
        if(e.compareTo((E) node.e)<0){
            add(node.left,e);
        }else{
            add(node.right,e);
        }*/
    }

    //查看二叉树中是否包含元素e
    public boolean contains(E e) {
        return contains(root, e);
    }

    //看以node为根的二叉树中是否包含元素e，递归算法
    public boolean contains(Node node, E e) {

        if (node == null) {
            return false;
        }
        if (e.compareTo((E) node.e) == 0) {
            return true;
        } else if (e.compareTo((E) node.e) < 0) {
            return contains(node.left, e);
        } else {
            return contains(node.right, e);
        }
    }


    //前序遍历,从根节点开始，再打印左子树，再打印右子树
    public void preOrder() {
        preOrder(root);
    }

    public void preOrder(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        System.out.println(node.e);
        preOrder(node.left);
        preOrder(node.right);
    }

    //非递归前序遍历，用栈实现
    public void preOrderNR() {
        Stack<Node> stack = new Stack<>();
        stack.push(root);
        while (!stack.isEmpty()) {
            Node cur = stack.pop();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.right != null) {
                stack.push(cur.right);
            }
            if (cur.left != null) {
                stack.push(cur.left);
            }
        }
    }

    //层序遍历，用队列实现，
    public void levelOrder() {
        Queue<Node> q = new LinkedList<>();
        q.add(root);
        while (!q.isEmpty()) {
            Node cur = q.remove();
            System.out.println(cur.e);
            if (cur.left != null) {
                q.add(cur.left);
            }
            if (cur.right != null) {
                q.add(cur.right);
            }
        }
    }


    //中序遍历,先访问左子树，再访问中节点，再访问右子树
    public void inOrder() {
        inOrder(root);
    }

    public void inOrder(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        inOrder(node.left);
        System.out.println(node.e);
        inOrder(node.right);
    }

    //后序遍历,先访问左子树，再访问右子树，再访问中节点
    public void afterOrder() {
        afterOrder(root);
    }

    public void afterOrder(Node node) {
        if (node == null) {
            return;
        }
        afterOrder(node.left);
        afterOrder(node.right);
        System.out.println(node.e);
    }


    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        generateBSTString(root, 0, res);
        return res.toString();
    }

    //生成node为根节点，深度为depth的描述二叉树的字符串
    private void generateBSTString(Node node, int depth, StringBuilder res) {
        if (node == null) {
            res.append(generateDepthString(depth) + "null\n");
            return;
        }
        res.append(generateDepthString(depth) + node.e + "\n");
        generateBSTString(node.left, depth + 1, res);
        generateBSTString(node.right, depth + 1, res);
    }

    private String generateDepthString(int depth) {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i < depth; i++) {
            res.append("--");
        }
        return res.toString();
    }

    // 寻找二分搜索树的最小元素
    public E minimum() {
        if (size == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("BST is empty!");
        }

        return (E) minimum(root).e;
    }

    // 返回以node为根的二分搜索树的最小值所在的节点
    private Node minimum(Node node) {
        if (node.left == null) {
            return node;
        }
        return minimum(node.left);
    }

    //从二分搜索树中删除最小值所在节点，返回最小值
    public E removeMin() {
        //得到最少值
        E ret = minimum();
        //删除最小值
        removeMin(root);
        return ret;
    }
    //删除之后，右子树成为上一个节点的左子树。
    public Node removeMin(Node node) {

        if (node.left == null) {
            Node rightNode = node.right;
            node.right = null;
            size--;
            return rightNode;
        }
        node.left = removeMin(node.left);
        return node;
    }

    //删除最大的元素，删除之后，左子树成为上一个节点的右子树。
    public Node removeMmax(Node node) {
        if (node.right == null) {
            Node leftNode = node.left;
            node.left = null;
            size--;
            return leftNode;
        }
        node.right = removeMmax(node.right);
        return node;
    }

    //删除任意节点,第一种情况该节点只有一个子树或者叶子节点，
    //第二种情况删除的元素既有左子树，又有右子树，这种情况下，需要一个节点来代替这个删除的节点。
    // 被删除节点的右子树中最小的值就可以替代这个节点。
    public void remove ( E e) {
        root = remove(root,e);


    }

    private Node remove(Node node, E e) {
        if(node == null){   //没找到元素
            return null;
        }
        if(e.compareTo((E) node.e)<0){
            node.left=remove(node.left,e);
            return node;
        }else if(e.compareTo((E) node.e)>0){
            node.right=remove(node.right,e);
            return node;
        }else{//相等的时候
            //只有右子树
            if(node.left==null){
                 Node rightNode = node.right;
                 node.right=null;
                 size--;
                 return rightNode;
            }
            //只有左子树
            if(node.right==null){
                Node leftNode = node.left;
                node.left=null;
                size--;
                return leftNode;
            }

            //左右子树都不为空
            Node successor = minimum(node.right);
            successor.right = removeMin(node.right);
            successor.left = node.left;
            node.left = node.right=null;
            return successor;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        二分搜索树<Integer> bst = new 二分搜索树<Integer>();
        int[] nums = {5, 3, 6, 8, 4, 2};
        for (int i = 0; i < nums.length; i++) {
            bst.add(nums[i]);
        }
        /////////////////
        //      5      //
        //    /   \    //
        //   3    6    //
        //  / \    \   //
        // 2  4     8  //
        /////////////////

        //前序5-3-2-4-6-8
        bst.preOrder();
        System.out.println();
        //中序遍历2-3-4-5-6-8
        bst.inOrder();
        System.out.println();
        //后序遍历2-4-3-8-6-5
        bst.afterOrder();
        //levelOrder
        bst.levelOrder();
    }


}
